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2025-05-01 23:38本頁面
【正文】 201 ?s u bR35 擊穿特性 源漏穿通效應 空間電荷區(qū)交接，勢壘消失了，漏電流增大 36 ? 短溝道器件穿通特性曲線 擊穿特性 源漏穿通效應 37 擊穿特性 輕摻雜漏 (LDD)晶體管 傳統(tǒng)結構 LDD結構 漏區(qū)摻雜濃度較高且分布梯度較陡 漏區(qū)摻雜濃度較低且分布梯度較緩 降低了電場峰值及分布梯度 38 ? DMOS(雙擴散 MOSFET) ? 埋溝 MOSFET ? SOI結構 (絕緣體上硅 ) 將器件制作在絕緣膜或絕緣襯底上形成的單晶硅上 。 擊穿特性 39 可靠性效應 MOSFET的輻射效應 輻射產(chǎn)生氧化層電荷 輻射產(chǎn)生界面態(tài) x射線、 γ 射線等離化輻射將 SiO2中的電子 空穴對打開，同時產(chǎn)生自由電子和自由空穴 輻射產(chǎn)生的電子在SiO2中很快移出柵極（遷移率～ 20cm2/V?s） 輻射產(chǎn)生的空穴通過 SiO2的隨機躍遷緩慢地向 SiSiO2界面移動（遷移率 104～ 1011cm2/V?s） 到達 SiSiO2界面的空穴一部分注入 Si中，另一部分被界面附近的空穴陷阱所俘獲，呈現(xiàn)正的空間電荷，使 VT向負方向移動 離化輻射打開 SiSiO2界面的飽和鍵，產(chǎn)生界面陷阱。在禁帶下部為施主態(tài)，上部為受主態(tài)，可部分補償輻射引入的正氧化層電荷對 VT的影響 40 可靠性效應 輻射產(chǎn)生氧化層電荷 :特性 1 正柵壓下，輻射引入的空穴向硅一側移動，且柵壓 VG↑→ 中途未被復合而最終到達SiSiO2界面附近且被陷阱俘獲的空穴數(shù) ↑→ 引入的附加正電荷量 ↑→ 平帶電壓漂移量 |Δ Vfb|↑ 當 SiSiO2界面附近的空穴陷阱全被占據(jù)時 ，平帶電壓漂移量趨于飽和 負柵壓下，輻射引入的空穴向柵極一側移動 → 引入附加正電荷的作用較弱，且基本不隨 VG的變化而變化 41 可靠性效應 輻射產(chǎn)生氧化層電荷 :特性 2 離化輻射劑量 [rad(Si)] p溝道 MOSFET：導通電壓為負柵壓 ，故輻射產(chǎn)生氧化層電荷的效果弱 n溝道 MOSFET：導通電壓為正柵壓 ，故輻射產(chǎn)生氧化層電荷的效果強 輻射劑量很高時，輻射引入的界面態(tài)產(chǎn)生，閾值電壓變化反轉(zhuǎn)。 42 可靠性效應 輻射產(chǎn)生界面態(tài) :特性 1 亞閾值電流（A） 在亞閾區(qū) ， IDVGS曲線的斜率是界面態(tài)密度的函數(shù) 輻射總劑量越大，則引入的界面態(tài)密度越大 不同總離化輻射劑量下的亞閾值電流與柵壓的函數(shù)關系 43 可靠性效應 輻射產(chǎn)生界面態(tài) :特性 2 界面態(tài)的生成還會受氧化層電場的影響 。 離化輻照后，界面態(tài)密度逐漸上升，并在100～ 1000s后才能達到其穩(wěn)定值 44 可靠性效應 熱電子效應 在漏區(qū)附近的溝道中因雪崩倍增產(chǎn)生的高能電子，有可能受正柵壓所產(chǎn)生的縱向電場作用，越過 SiSiO2界面勢壘，進入 SiO2層中，此電子的能量比熱平衡是要高很多，因此稱為 熱電子。 ? 產(chǎn)生柵電流（ pA~fA量級）。 ? 產(chǎn)生負的充電效應，引入負氧化層電荷，使 VT正向漂移。 ? 熱電子能量較大會產(chǎn)生附加的界面態(tài)，使遷移率及跨導下降。 作用： 45 小結 1 ? MOSFET在弱反型區(qū)存在所謂 “ 亞閾值電流 ” 。該電流與柵源電壓及漏源電壓呈指數(shù)關系。 ? MOSFET在飽和區(qū)的有效溝道長度隨漏源電壓的增加而增加，導致漏源電流略微增加，形成所謂 “ 溝道長度調(diào)制效應 ” 。此效應在短溝道和低摻雜襯底中才顯著。 ? 溝道遷移率隨溝道橫向電場和縱向電場的增加而下降。在強的橫向電場下，載流子在溝道中的漂移速度將會達到飽和，此時漏源電流與柵源電壓呈線性關系 46 小結 2 ? 縮小 MOSFET尺寸可以提高集成度和工作速度。器件尺寸與工作電壓按同樣比例縮小較為理想，但難以實現(xiàn)。 ? 在短溝道和窄溝道條件下，閾值電壓會隨溝道長度和溝道寬度的變化而變化。在實際工藝中常采用離子注入來調(diào)整閾值電壓。 ? 柵源介質(zhì)擊穿和漏體 pn結擊穿是 MOSFET主要擊穿機構。短溝道器件可能會出現(xiàn)溝道雪崩倍增，引發(fā)寄生晶體管效應或熱電子效應。 ? 離化輻照會引入氧化層電荷和界面態(tài)，導致閾值電壓漂移和遷移率退化。 47 END 4
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